CN111817874A - 一种电力物联终端设备的远程维护系统及方法 - Google Patents

一种电力物联终端设备的远程维护系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力物联终端设备的远程维护系统及方法，所述系统包括：固件服务器、电力物联代理网关和电力物联终端设备；所述电力物联代理网关分别与所述固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道；所述固件服务器，用于利用通信通道向电力物联代理网关下发泛在电力物联网主站提供的固件程序和操作指令；所述电力物联终端设备，用于基于所述操作指令管理固件程序。本发明提供的技术方案能够有效解决电力物联终端设备现场维护工作量大的问题，提升电力物联终端的部署效率。

Description

一种电力物联终端设备的远程维护系统及方法
技术领域
本发明涉及电力自动化系统技术领域，具体涉及一种电力物联终端设备的远程维护系统及方法。
背景技术
电力物联网终端设备是指直接采集电网特征量等信息的设备，电网采集的信息包括电流、电压等电气量，也包括油温、油中气体含量等非电气量，近些年，伴随着物联网技术的不断发展，巡检机器人、无人机、红外成像手持终端、气象环境监测设备等设备也在电气设备运行检修中得到了广泛应用。同时，随着国产芯片性能的不断提升，这些终端设备中也应用了大量的国产芯片。
近年来随着互联网的发展，电网公司也将两网紧密结合，这里的两网是智能电网和泛在电力物联网。泛在电力物联网就是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，具备状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。通俗地讲，就是运用新一代信息通信技术，将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、电工装备企业及其设备连接起来，通过信息广泛交互和充分共享，以数字化管理大幅提高能源生产、能源消费和相关领域安全、质量和效益效率水平。基于采集更多数据的目标，更多的感知节点和终端设备将应用于电网自动化网络中。由于电力系统需要采集的信息类型多、数量大，站点分布广，同时采用国产芯片的电力物联终端设备性能相对较弱，维护的工作量大，如果终端设备程序需要升级，采用传统的现场维护的方式，将大幅增加人力、物力和财力成本，因此有必要将非关键业务的代理网关设备进行远程维护。
在智能手机、车联网等领域，固件和应用的远程升级技术得到了广泛应用。互联网汽车采用无线网络升级更新软件，有效降低了售后服务成本，且能够快速修复系统缺陷，为用户提供了优质的服务。空中固件升级(Firmware Over-the-Air，OTA)是指以无线下载的方式对移动终端进行创建和安装软件更新，特斯拉汽车经常应用此技术为已售出的车辆更新新功能。OTA实际上是应用编程(In Application Programming，IAP)，IAP是程序在运行的过程中对User Flash的部分区域进行烧写，可以方便地通过预留的通信接口对产品的固件程序进行更新升级。
设备OTA升级可以带来以下效果：
(1)远程修复产品缺陷。设备在站点部署后，若存在缺陷，若采用现场维护方式将带来大量问题，远程升级修复缺陷简易便捷。
(2)丰富产品功能，不断迭代。车联网功能实现了汽车软件功能的不断迭代、常开常新，给消费者带来了很好的使用体验。
出于安全考虑，电力自动化设备等终端很少采用远程升级的方式更新或维护。在变配用等站点，位于生产管理大区Ⅲ/Ⅳ区的网关、终端等不影响生产安全的设备可采用远程升级方式完成更新。相较而言，互联网汽车直接关系到人身安全，对远程升级的安全性和稳定性有非常高的要求，因此其升级更新固件和应用的方法值得借鉴。
由于电力物联终端设备应用非常广泛，已有数以万计使用国产芯片的终端应用于电力设备运维检修中，通常采用代理网关向上级平台转发数据。采用国产芯片的电力物联终端维护量大、部署场景多、地点分散，采用现有升级方式更新设备固件，将耗费大量的资源。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种电力物联终端设备的远程维护系统，包括：
固件服务器、电力物联代理网关和电力物联终端设备；
所述电力物联代理网关分别与所述固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道；
所述固件服务器，用于利用通信通道向电力物联代理网关下发泛在电力物联网主站提供的固件程序和操作指令；
所述电力物联终端设备，用于基于所述操作指令管理固件程序。
优选的，所述固件服务器，包括：
获取模块，用于向电力物联代理网关发送获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求，并接收电力物联代理网关上报的电力物联终端设备当前固件程序的版本信息；
升级命令模块，用于基于固件程序和电力物联终端设备当前固件程序的版本信息，向电力物联代理网关下发固件升级命令和固件URL；还用于接收电力物联代理网关上报的电力物联代理网关中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息以及电力物联终端设备中固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
更新启停模块，用于当电力物联终端设备中的固件程序下载成功后，若决定更新，则下发软重启命令；若决定不更新，则下发停止更新命令、继续更新命令或删除已下载的固件程序命令；
其中，所述获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求、固件升级命令、软重启命令、停止更新命令、继续更新命令和删除已下载的固件程序命令为操作指令。
优选的，所述电力物联终端设备，包括：升级服务管理模块和改造Flash；
所述升级服务管理模块，用于将下载的固件程序存储在所述改造Flash，并执行所述操作指令；
所述改造Flash，用于在升级服务管理模块执行操作指令中的软重启命令时，加载所述固件程序。
优选的，所述升级服务管理模块，包括：
上报当前版本信息单元，用于基于电力物联代理网关转发的获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求，向电力物联代理网关上报电力物联终端设备的当前固件程序的版本信息；
升级单元，用于基于固件升级命令下载固件程序，同时向电力物联代理网关上报固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
启动更新单元，用于接收电力物联代理网关下发的软重启命令并对电力物联终端设备执行重启操作；
停止更新/删除单元，用于在下载固件程序的过程中当收到停止更新命令且在设定时间内未收到继续更新命令时，则删除已下载的固件程序，同时接收并执行删除已下载的固件程序命令；
所述上报当前版本信息单元，还用于在软重启操作后向电力物联代理网关上报当前固件程序的版本信息。
优选的，所述改造Flash，包括：
预留新固件程序存储片区，用于存储电力物联代理网关下发的固件程序和固件程序的参数信息；
加载单元，用于在启动更新单元执行软重启命令对电力物联终端设备重启时，调用电力物联终端设备的BIOS检查预留新固件程序存储片区中是否有待更新的固件程序，若存在待更新的固件程序，调用电力物联终端设备的BootLoader检查固件的参数信息，并将待更新的固件程序加载到原有固件程序存储片区，同时将操作系统的内核映像从Flash读到内存，并将控制权再移交给操作系统内核，启动电力物联终端设备的操作系统。
优选的，所述电力物联代理网关，具体用于：
接收固件服务器下发的固件升级命令和固件URL；
基于所述固件URL下载固件程序，同时向固件服务器上报电力物联代理网关中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息；
当电力物联代理网关下载成功后向电力物联终端设备下发固件升级命令和固件程序；
接收并转发电力物联终端设备中固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
接收并转发固件服务器下发的更新启停命令；
当接收到电力物联终端设备上报的当前固件程序的版本信息时转发给固件服务器。
优选的，所述电力物联代理网关，还用于存储电力物联代理网关中下载的固件程序。
优选的，所述通信通道支持基于TLS的MQTT通信。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种电力物联终端设备的远程维护方法，包括：
利用电力物联代理网关分别与固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道；
调用所述固件服务器利用通信通道向电力物联代理网关下发泛在电力物联网主站提供的固件程序和操作指令；
调用电力物联终端设备基于所述操作指令管理固件程序。
优选的，所述调用所述固件服务器利用通信通道向电力物联代理网关下发泛在电力物联网主站提供的固件程序和操作指令，包括：
调用固件服务器向电力物联代理网关发送获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求，并接收电力物联代理网关上报的电力物联终端设备当前固件程序的版本信息；
基于固件程序和电力物联终端设备当前固件程序的版本信息，向电力物联代理网关下发固件升级命令和固件URL；
利用所述固件服务器接收电力物联代理网关上报的电力物联代理网关中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息以及电力物联终端设备中固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
利用所述固件服务器判断电力物联终端设备中的固件程序是否下载成功，当电力物联终端设备中的固件程序下载成功并决定更新时，则下发软重启命令；否则下发停止更新命令、继续更新命令或删除已下载的固件程序命令；
其中，所述获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求、固件升级命令、软重启命令、停止更新命令、继续更新命令和删除已下载的固件程序命令为操作指令。
优选的，所述调用电力物联终端设备基于所述操作指令管理固件程序，包括：
调用电力物联终端设备基于电力物联代理网关转发的获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求，上报电力物联终端设备的当前固件程序的版本信息；
调用所述电力物联终端设备基于固件升级命令下载固件程序，同时向电力物联代理网关上报固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
调用所述电力物联终端设备接收电力物联代理网关下发的软重启命令并对电力物联终端设备执行重启操作；
调用所述电力物联终端设备在下载固件程序的过程中当收到停止更新命令且在设定时间内未收到继续更新命令时，则删除已下载的固件程序，同时接收并执行删除已下载的固件程序命令。
优选的，所述基于所述操作指令管理固件程序，还包括：
将固件程序和固件程序的参数信息存储在改造Flash预先划分的存储片区中；
利用所述改造Flash在电力物联终端设备执行软重启命令时，加载所述固件程序。
优选的，所述利用所述改造Flash在电力物联终端设备执行软重启命令时，加载所述固件程序，包括：
当所述电力物联终端设备执行软重启命令对电力物联终端设备重启时：
调用电力物联终端设备的BIOS检查预留新固件程序存储片区中是否有待更新的固件程序；
若存在待更新的固件程序，调用电力物联终端设备的BootLoader检查固件的参数信息，并将待更新的固件程序加载到原有固件程序存储片区；同时将操作系统的内核映像从Flash读到内存；
将控制权移交给操作系统内核，启动电力物联终端设备的操作系统。
优选的，所述启动电力物联终端设备的操作系统之后，还包括：
调用电力物联终端设备与电力物联代理网关建立通信连接，向电力物联代理网关上报电力物联终端设备当前固件程序的版本信息。
优选的，所述利用电力物联代理网关分别与固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道，包括：
利用电力物联代理网关接收固件服务器下发的固件升级命令和固件URL；
利用电力物联代理网关基于所述固件URL下载固件程序，同时向固件服务器上报电力物联代理网关中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息；
利用电力物联代理网关判断电力物联代理网关中固件程序是否下载成功，当电力物联代理网关中的固件程序下载成功时向电力物联终端设备下发固件升级命令和固件程序；
利用电力物联代理网关接收并转发电力物联终端设备中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息；
利用电力物联代理网关接收并转发固件服务器下发的更新启停命令；
利用电力物联代理网关接收到电力物联终端设备上报的当前固件程序的版本信息时转发给固件服务器。
优选的，所述利用电力物联代理网关分别与固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道，还包括：
调用电力物联代理网关分别与固件服务器和电力物联终端设备协商确定TLS版本，加密认证套件并校验数字签名证书；
基于所述数字签名证书分别与固件服务器和电力物联终端设备确定生成对话密钥的随机数；
基于所述随机数与固件服务器和电力物联终端设备建立对称加密通信通道。
本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的技术方案，包括固件服务器、电力物联代理网关和电力物联终端设备；所述电力物联代理网关分别与所述固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道；所述固件服务器，用于利用通信通道向电力物联代理网关下发泛在电力物联网主站提供的固件程序和操作指令；所述电力物联终端设备，用于基于所述操作指令管理固件程序，本技术方案中电力物联终端设备通过远程接收固件服务器下发的固件程序和操作指令，使调试和维护效率得到大幅提升，实现对电力物联终端等设备的远程维护，节约了大量资源，同时减小了电力物联终端设备现场维护工作量，提升了电力物联终端的部署效率。
附图说明
图1为本发明中一种电力物联终端设备的远程维护系统的架构图；
图2为本发明实施例中一种电力物联终端设备的远程维护系统的具体架构图；
图3为本发明实施例中终端设备远程升级服务流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1：由于电力物联终端设备一般不直接与云平台相连，而是通过代理网关将采集到的信息转发出去，这样利于对小型终端设备进行集中式管理，同时可以避免多主站的存在。然而这种模式对实现终端设备的远程维护是不利的，云平台无法直接对终端设备进行控制操作，需要通过电力物联代理网关转发。若想实现对终端设备的远程维护，代理网关也必须能够支持这个功能，因此，必须对设备终端和代理网关进行改造，同时在远方增加固件/应用服务器。因此本发明提供了如图1所示的一种电力物联终端设备的远程维护系统，包括：
固件服务器、电力物联代理网关和电力物联终端设备；
所述电力物联代理网关分别与所述固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道；
所述固件服务器，用于利用通信通道向电力物联代理网关下发泛在电力物联网主站提供的固件程序和操作指令；
所述电力物联终端设备，用于基于所述操作指令管理固件程序。
该远程维护系统中电力物联终端设备通过远程接收固件服务器下发的固件程序和操作指令，使调试和维护效率得到大幅提升，实现对电力物联终端等设备的远程维护，节约了大量资源，同时减小了电力物联终端设备现场维护工作量，提升了电力物联终端的部署效率。
本发明中的固件服务器，包括：
获取模块，用于向电力物联代理网关发送获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求，并接收电力物联代理网关上报的电力物联终端设备当前固件程序的版本信息；
升级命令模块，用于基于固件程序和电力物联终端设备当前固件程序的版本信息，向电力物联代理网关下发固件升级命令和固件URL；还用于接收电力物联代理网关上报的电力物联代理网关中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息以及电力物联终端设备中固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
更新启停模块，用于当电力物联终端设备中的固件程序下载成功后，若决定更新，则下发软重启命令；若决定不更新，则下发停止更新命令、继续更新命令或删除已下载的固件程序命令；
其中，所述获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求、固件升级命令、软重启命令、停止更新命令、继续更新命令和删除已下载的固件程序命令为操作指令。
该固件服务器将当前开发的固件程序远程下发给电力物联代理网关，并远程控制电力物联终端设备中固件程序的维护，提高了维护电力物联终端设备中固件程序的工作效率。
本发明中电力物联终端设备，包括：升级服务管理模块和改造Flash；
所述升级服务管理模块，用于将下载的固件程序存储在所述改造Flash，并执行所述操作指令；
所述改造Flash，用于在升级服务管理模块执行操作指令中的软重启命令时，加载所述固件程序。
本发明中所述升级服务管理模块，包括：
上报当前版本信息单元，用于基于电力物联代理网关转发的获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求，向电力物联代理网关上报电力物联终端设备的当前固件程序的版本信息；
升级单元，用于基于固件升级命令下载固件程序，同时向电力物联代理网关上报固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
启动更新单元，用于接收电力物联代理网关下发的软重启命令并对电力物联终端设备执行重启操作；
停止更新/删除单元，用于在下载固件程序的过程中当收到停止更新命令且在设定时间内未收到继续更新命令时，则删除已下载的固件程序，同时接收并执行删除已下载的固件程序命令；
所述上报当前版本信息单元，还用于在软重启操作后向电力物联代理网关上报当前固件程序的版本信息。
本发明中所述改造Flash，包括：
预留新固件程序存储片区，用于存储电力物联代理网关下发的固件程序和固件程序的参数信息；
加载单元，用于在启动更新单元执行软重启命令对电力物联终端设备重启时，调用电力物联终端设备的BIOS检查预留新固件程序存储片区中是否有待更新的固件程序，若存在待更新的固件程序，调用电力物联终端设备的BootLoader检查固件的参数信息，并将待更新的固件程序加载到原有固件程序存储片区，同时将操作系统的内核映像从Flash读到内存，并将控制权再移交给操作系统内核，启动电力物联终端设备的操作系统。
本发明提供的维护系统减小了维护电力物联终端设备的工作量，提高了工作效率。
本发明中的所述电力物联代理网关，具体用于：
接收固件服务器下发的固件升级命令和固件URL；
基于所述固件URL下载固件程序，同时向固件服务器上报电力物联代理网关中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息；
当电力物联代理网关下载成功后向电力物联终端设备下发固件升级命令和固件程序；
接收并转发电力物联终端设备中固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
接收并转发固件服务器下发的更新启停命令；
当接收到电力物联终端设备上报的当前固件程序的版本信息时转发给固件服务器。
本发明中的所述电力物联代理网关，还用于存储电力物联代理网关中下载的固件程序。
本发明中构建的通信通道支持基于TLS的MQTT通信。
本发明通过电力物联代理网关在固件服务器与电力物联终端设备之间进行通信，保证了通信的安全性。
实施例2：对本发明提供的一种电力物联终端设备的远程维护系统，具体的设计包括：
1、远方维护体系架构
如图2所示，电力物联终端设备远方维护体系由固件/应用服务器、改造终端设备和改造代理网关三部分组成。
(1)固件/应用服务器
固件/应用服务器包括固件/应用程序、固件/应用更新服务模块和固件通信模块。所述固件程序，为泛在电力物联网主站当前开发的程序，即固件新程序。固件/应用更新服务模块负责发起或终止终端设备程序升级操作，当存在新版本固件/应用时，固件/应用更新服务模块决定是否升级。若需要升级程序，由固件/应用更新服务模块发起升级任务，固件/应用服务器的固件通信模块与代理网关通信模块之间建立加密认证通道和socket连接，用于新固件/应用程序的下装。
若需要升级固件/应用，在发出开始下装的命令后，代理网关响应，则执行新程序的下装任务；若中途停止，则向代理网关下发停止命令，同时停止下装任务；若完成下装，判断是否进行更新，如果确定更新则再向代理网关下发软重启命令；若确定不更新，也可向代理网关下发删除新固件程序的命令，最后再由代理网关向终端设备下发相应的命令。
该实施例中的固件/应用更新服务模块相当于实施例1中的获取模块、升级命令模块和更新启停模块。
(2)电力物联代理网关
电力物联代理网关部署在厂站或配电站，其中，所述厂站包括发电厂和变电站。代理网关改造的部分包括网关通信模块和升级程序的存储模块。网关通信模块负责对上与固件/应用服务器的通信和对下与终端设备的通信功能。对上与固件/应用服务器的固件通信模块完成建立安全的通信通道和签名认证功能。对下为电力物联终端的通信模块提供消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport，MQTT)协议通信服务，负责传输升级命令和程序文件。存储模块用于存储从固件/应用服务器上下载的新版本固件/应用程序文件，当电力物联终端成功完成升级或停止升级后，删除新版本固件/应用程序文件。
本发明提供的电力物联代理网关在固件服务器和电力物联终端设备之间具有桥梁作用，基于TLS协议为远程维护过程中信息交互的安全性提供了保证。
(3)电力物联终端设备
电力物联终端设备是升级的对象，其改造的部分包括终端通信模块、升级服务管理模块和改造的Flash。
终端通信模块主要完成与代理网关的通信，接收升级指令和升级程序包。升级服务管理模块负责响应网关转发的固件更新指令，执行软重启和删除新固件程序命令。
Flash原存储BIOS、BootLoader、操作系统内核和原有固件程序，其中BIOS存储于Flash ROM。为实现固件程序可以远程升级的目标，本发明将Flash存储空间进行改造，Flash存储空间划分为多个片区，分别存储为Flash ROM片区、BootLoader片区、原有固件程序存储片区、操作系统内核存储片区、固件参数片区和预留新固件程序存储片区。FlashROM片区仍烧录BIOS程序，BootLoader片区仍存储BootLoader引导加载程序，操作系统内核存储片区仍存储操作系统内核程序，原有固件程序存储片区仍保留，固件参数片区记录固件参数信息。
改造的Flash除保留原有的BootLoader引导等启动加载功能外，在拓展一个片区作为预留新固件程序存储片区，用于存储存储更新的固件程序和固件/应用参数。在终端设备上电开机启动时，BootLoader检查是否有新的固件程序，若存在新固件程序，检查主要固件的参数信息，并将新固件程序加载到原有固件程序存储空间，然后BootLoader将操作系统的内核映像从Flash读到内存，最后将控制权再移交给操作系统内核，启动操作系统。
3、下装通道设计
在公共网络或边界防护较弱的网络，为防止终端设备被控制或被恶意更改，除有简单的口令密码认证之外，有必要建立有加密认证的远程升级下装通道。因此，在固件/应用服务器和代理网关、代理网关和终端设备之间引入安全传输层协议(Transport LayerSecurity，TLS)构建安全防护通信通道。TLS是一种应用于两个应用程序之间的安全传输协议，协议基于TCP/IP，位于应用层和传输层之间。协议为信息传输提供加密、身份验证和数据完整性三个方面的基本保证。在固件服务器与网关建立TCP连接过程中，双方协商采用相同TLS协议版本、标准加密套件，并互相认证对方的数字签名证书，建立起加密认证传输通道，同时也能够对传输数据进行完整性校验。
4、远程升级流程
如图3所述，终端设备OTA升级流程如下：
(1)固件/应用服务器和电力物联网关、电力物联网关和电力物联终端之间协商TLS版本、加密认证套件、压缩算法、生成对话密钥的随机数等信息；
(2)固件/应用服务器向代理网关请求当前固件版本信息；
(3)代理网关将请求终端设备当前固件/应用版本的命令转发给终端设备；
(4)终端设备返回当前固件/应用版本至代理网关；
(5)代理网关转发当前固件版本信息至固件/应用服务器；
(6)固件/应用服务器比较设备当前和最新版本信息，确定是否要升级固件/应用程序，若确定升级，则下发固件/应用升级命令，并将固件/应用的URL发送给代理网关；
(7)代理网关通过MQTT协议根据URL下载新版本固件/应用；
(8)代理网关上报固件/应用下载进度、下载是否成功、失败原因等信息；
(9)代理网关下发固件/应用升级命令并向终端设备传输固件/应用；
(10)终端设备接收固件/应用程序，并将其存储在预留新固件/应用存储空间，上报网关固件/应用下载进度、下载是否成功、下载最新版本、失败原因等信息；
(11)网关向固件/应用服务器转发终端设备的下载进度、下载是否成功、下载最新版本、失败原因等信息；
(12)传输完成后，固件/应用服务器下发软重启/停止更新/删除更新固件/应用命令；
(13)代理网关向终端设备转发软重启/停止更新/删除更新固件/应用命令；
(14)若确定继续更新，终端设备重启，重新启动时，BootLoader检查是否有新的固件/应用程序，若存在新固件/应用程序，检查主要固件/应用的参数信息，并将新固件/应用程序加载到原有固件/应用程序存储空间，然后BootLoader将操作系统的内核映像从Flash读到内存，最后将控制权再移交给操作系统内核，启动操作系统。启动后主动与代理网关建立通信连接，上送最新固件/应用版本信息；若放弃更新，终端设备则删除最新固件/应用。
(15)重启成功后，终端设备向代理网关发送最新固件/应用版本信息，代理网关向固件/应用服务器转发。
本发明构建的终端远程维护体系，在终端设备、代理网关和固件/应用服务器部署TLS协议，分别建立两级具有加密、认证和完整性校验功能的传输通道，代理网关增加网关通信模块和升级程序的临时存储模块，改造终端设备Flash，增加固件/应用参数存储和预留新固件/应用存储空间。升级过程由固件/应用服务器控制，升级命令和升级程序通过MQTT协议传输，终端重启加载新程序，完成固件/应用更新，能够有效解决基于国产芯片的电力物联终端设备现场维护工作量大的问题，提升电力物联终端的部署效率。
本实施例中技术方案不仅适用于含国产芯片的电力物联终端设备，且适用于含芯片的电力物联终端设备。
实施例3：本实施例以变电站某基于国产芯片的电力物联终端设备的串口驱动软件远程升级为例介绍更新过程，变电站某电力物联终端设备串口原固件为v1.0版本uart_v1.0文件，新固件版本为uart_v2.0版本.bin文件，假设新固件/应用URL为http://10.10.8.12.org/167920387，要求终端设备、代理网关设备和固件/应用服务器均支持TLS1.2协议，同时终端设备、代理网关配置了数字签名证书。
升级过程如下：
(1)固件/应用服务器和电力物联网关、电力物联网关和电力物联终端之间分别协商TLS版本，交换加密认证套件，生成加密通信过程中的随机数等信息；
(2)固件/应用服务器通过MQTT协议向代理网关请求当前固件版本信息；
(3)代理网关将请求终端设备当前固件/应用版本的命令转发给终端设备；
(4)终端设备返回当前固件/应用版本v1.0至代理网关；
(5)代理网关转发当前固件版本v1.0信息至固件/应用服务器；
(6)固件/应用服务器比较设备当前(v1.0)和最新版本(v2.0)信息，确定是否要升级固件/应用程序，若确定升级，则下发固件/应用升级命令，并将固件/应用的URL(http://10.10.8.12.org/167920387)发送给代理网关；
(7)代理网关通过MQTT协议从http://10.10.8.12.org/167920387网址下载新版本固件/应用uart_v2.0；
(8)代理网关上报固件/应用下载进度、下载否成功、失败原因等信息；
(9)代理网关下发固件/应用升级命令并向终端设备传输固件/应用；
(10)终端设备接收固件/应用程序，并将其存储在预留新固件/应用存储空间，上报固件/应用下载进度、下载否成功、下载最新版本、失败原因等信息；
(11)传输完成后，固件/应用服务器下发软重启/停止更新/删除更新固件/应用命令；
(12)代理网关向终端设备转发软重启/停止更新/删除更新固件/应用命令；
(13)若确定继续更新，终端设备重启，重新启动时，BootLoader检查是否有新的固件/应用程序，若存在新固件/应用程序，检查主要固件/应用的参数信息，并将新固件/应用程序加载到原有固件/应用程序存储空间，然后BootLoader将操作系统的内核映像从Flash读到内存，最后将控制权再移交给操作系统内核，启动操作系统。启动后主动与代理网关建立通信连接，上送最新固件/应用版本信息；若放弃更新，终端设备则删除最新固件/应用。
(14)重启成功后，终端设备向代理网关发送最新固件/应用版本(v2.0)信息，代理网关向固件/应用服务器转发。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (16)

1.一种电力物联终端设备的远程维护系统，其特征在于，包括：
固件服务器、电力物联代理网关和电力物联终端设备；
所述电力物联代理网关分别与所述固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道；
所述固件服务器，用于利用通信通道向电力物联代理网关下发泛在电力物联网主站提供的固件程序和操作指令；
所述电力物联终端设备，用于基于所述操作指令管理固件程序。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固件服务器，包括：
获取模块，用于向电力物联代理网关发送获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求，并接收电力物联代理网关上报的电力物联终端设备当前固件程序的版本信息；
升级命令模块，用于基于固件程序和电力物联终端设备当前固件程序的版本信息，向电力物联代理网关下发固件升级命令和固件URL；还用于接收电力物联代理网关上报的电力物联代理网关中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息以及电力物联终端设备中固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
更新启停模块，用于当电力物联终端设备中的固件程序下载成功后，若决定更新，则下发软重启命令；若决定不更新，则下发停止更新命令、继续更新命令或删除已下载的固件程序命令；
其中，所述获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求、固件升级命令、软重启命令、停止更新命令、继续更新命令和删除已下载的固件程序命令为操作指令。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电力物联终端设备，包括：升级服务管理模块和改造Flash；
所述升级服务管理模块，用于将下载的固件程序存储在所述改造Flash，并执行所述操作指令；
所述改造Flash，用于在升级服务管理模块执行操作指令中的软重启命令时，加载所述固件程序。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述升级服务管理模块，包括：
上报当前版本信息单元，用于基于电力物联代理网关转发的获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求，向电力物联代理网关上报电力物联终端设备的当前固件程序的版本信息；
升级单元，用于基于固件升级命令下载固件程序，同时向电力物联代理网关上报固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
启动更新单元，用于接收电力物联代理网关下发的软重启命令并对电力物联终端设备执行重启操作；
停止更新/删除单元，用于在下载固件程序的过程中当收到停止更新命令且在设定时间内未收到继续更新命令时，则删除已下载的固件程序，同时接收并执行删除已下载的固件程序命令；
所述上报当前版本信息单元，还用于在软重启操作后向电力物联代理网关上报当前固件程序的版本信息。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述改造Flash，包括：
预留新固件程序存储片区，用于存储电力物联代理网关下发的固件程序和固件程序的参数信息；
加载单元，用于在启动更新单元执行软重启命令对电力物联终端设备重启时，调用电力物联终端设备的BIOS检查预留新固件程序存储片区中是否有待更新的固件程序，若存在待更新的固件程序，调用电力物联终端设备的BootLoader检查固件的参数信息，并将待更新的固件程序加载到原有固件程序存储片区，同时将操作系统的内核映像从Flash读到内存，并将控制权再移交给操作系统内核，启动电力物联终端设备的操作系统。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电力物联代理网关，具体用于：
接收固件服务器下发的固件升级命令和固件URL；
基于所述固件URL下载固件程序，同时向固件服务器上报电力物联代理网关中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息；
当电力物联代理网关下载成功后向电力物联终端设备下发固件升级命令和固件程序；
接收并转发电力物联终端设备中固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
接收并转发固件服务器下发的更新启停命令；
当接收到电力物联终端设备上报的当前固件程序的版本信息时转发给固件服务器。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电力物联代理网关，还用于存储电力物联代理网关中下载的固件程序。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信通道支持基于TLS的MQTT通信。
9.一种电力物联终端设备的远程维护方法，其特征在于，包括：
利用电力物联代理网关分别与固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道；
调用所述固件服务器利用通信通道向电力物联代理网关下发泛在电力物联网主站提供的固件程序和操作指令；
调用电力物联终端设备基于所述操作指令管理固件程序。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述调用所述固件服务器利用通信通道向电力物联代理网关下发泛在电力物联网主站提供的固件程序和操作指令，包括：
调用固件服务器向电力物联代理网关发送获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求，并接收电力物联代理网关上报的电力物联终端设备当前固件程序的版本信息；
基于固件程序和电力物联终端设备当前固件程序的版本信息，向电力物联代理网关下发固件升级命令和固件URL；
利用所述固件服务器接收电力物联代理网关上报的电力物联代理网关中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息以及电力物联终端设备中固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
利用所述固件服务器判断电力物联终端设备中的固件程序是否下载成功，当电力物联终端设备中的固件程序下载成功并决定更新时，则下发软重启命令；否则下发停止更新命令、继续更新命令或删除已下载的固件程序命令；
其中，所述获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求、固件升级命令、软重启命令、停止更新命令、继续更新命令和删除已下载的固件程序命令为操作指令。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述调用电力物联终端设备基于所述操作指令管理固件程序，包括：
调用电力物联终端设备基于电力物联代理网关转发的获取电力物联终端设备当前固件程序的版本信息请求，上报电力物联终端设备的当前固件程序的版本信息；
调用所述电力物联终端设备基于固件升级命令下载固件程序，同时向电力物联代理网关上报固件程序下载进度、下载的当前版本、下载是否成功和失败原因的信息；
调用所述电力物联终端设备接收电力物联代理网关下发的软重启命令并对电力物联终端设备执行重启操作；
调用所述电力物联终端设备在下载固件程序的过程中当收到停止更新命令且在设定时间内未收到继续更新命令时，则删除已下载的固件程序，同时接收并执行删除已下载的固件程序命令。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于所述操作指令管理固件程序，还包括：
将固件程序和固件程序的参数信息存储在改造Flash预先划分的存储片区中；
利用所述改造Flash在电力物联终端设备执行软重启命令时，加载所述固件程序。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述利用所述改造Flash在电力物联终端设备执行软重启命令时，加载所述固件程序，包括：
当所述电力物联终端设备执行软重启命令对电力物联终端设备重启时：
调用电力物联终端设备的BIOS检查预留新固件程序存储片区中是否有待更新的固件程序；
若存在待更新的固件程序，调用电力物联终端设备的BootLoader检查固件的参数信息，并将待更新的固件程序加载到原有固件程序存储片区；同时将操作系统的内核映像从Flash读到内存；
将控制权移交给操作系统内核，启动电力物联终端设备的操作系统。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述启动电力物联终端设备的操作系统之后，还包括：
调用电力物联终端设备与电力物联代理网关建立通信连接，向电力物联代理网关上报电力物联终端设备当前固件程序的版本信息。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述利用电力物联代理网关分别与固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道，包括：
利用电力物联代理网关接收固件服务器下发的固件升级命令和固件URL；
利用电力物联代理网关基于所述固件URL下载固件程序，同时向固件服务器上报电力物联代理网关中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息；
利用电力物联代理网关判断电力物联代理网关中固件程序是否下载成功，当电力物联代理网关中的固件程序下载成功时向电力物联终端设备下发固件升级命令和固件程序；
利用电力物联代理网关接收并转发电力物联终端设备中固件程序下载进度、下载是否成功和失败原因的信息；
利用电力物联代理网关接收并转发固件服务器下发的更新启停命令；
利用电力物联代理网关接收到电力物联终端设备上报的当前固件程序的版本信息时转发给固件服务器。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述利用电力物联代理网关分别与固件服务器和电力物联终端设备建立信息交互的通信通道，还包括：
调用电力物联代理网关分别与固件服务器和电力物联终端设备协商确定TLS版本，加密认证套件并校验数字签名证书；
基于所述数字签名证书分别与固件服务器和电力物联终端设备确定生成对话密钥的随机数；
基于所述随机数与固件服务器和电力物联终端设备建立对称加密通信通道。
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